Erschienen am: 11.08.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 8 2017

Ultraschallsensor im Hygienic Design für die Lebensmittelindustrie

Ohne Spalten und Kanten

Beim Edelstahl-Sensor pms für die Lebensmittelindustrie werden der PTFE-gekapselte Ultraschallwandler und die Elektronik in einem intelligenten Hygienic Design verpackt. Selbst unter extremen Umgebungsbedingungen arbeiten die neuen Ultraschallsensoren zuverlässig und halten den Materialfluss in der Lebensmittelproduktion auf Kurs.


Technische Daten des Hygiene-Sensors pms

  • • Gehäuse aus Edelstahl 1.4404 mit Rautiefe Ra <0,8m
  • • PTFE-gekapselter Ultraschallwandler
  • • zwei Varianten: Standardausführung und Hygienic-Design-Variante
  • • vier Tastweiten von 20mm bis 1,3m
  • • Schutzarten IP66, IP67, IP68 und IP69K
  • • Auflösung 0,1mm
  • • Genauigkeit ±1% (Temperaturdrift intern kompensiert)
  • • Analogausgang 4 bis 20mA oder 0 bis 10V
  • • Push-Pull-Schaltausgang mit IO-Link
  • • Betriebstemperatur -25 bis +70°C
Edelstahlsensor pms im Hygienic Design
Bild: Microsonic GmbH

Um sichere Erzeugnisse zu gewährleisten, stellt die Lebensmittelindustrie stetig steigende hygienische Anforderungen an die in der Produktion eingesetzten Maschinen und ihre Komponenten. Die Entwicklung der pms Ultraschallsensoren erfolgte in Anlehnung an die EHEDG-Richtlinien. Die Sensoren bestehen aus FDA-konformen Materialien, die den höchsten hygienischen Anforderungen gerecht werden. "Bei der Herstellung von Lebensmitteln ist eine sichere und leichte Reinigung der Anlagen oberstes Gebot", weiß Johannes Schulte, Geschäftsführer von Microsonic. Technische Komponenten, die in Produktions- und Verpackungsmaschinen verbaut werden, müssen sich nahtlos einfügen und harten Umgebungsbedingungen ebenso wie intensiven Reinigungsprozessen standhalten.

Ausgeklügelte Geometrie

Die durchdachte Geometrie des Gehäuses erfüllt eine wichtige Anforderung des hygienegerechten Designs: Ganz gleich, ob der Sensor bei einer Füllstandsmessung auf Schüttgut von oben nach unten oder beim Erfassen von transparenten Glasflaschen horizontal messen soll, in keiner Einbaulage hat eine Gehäusefläche eine waagerechte Ausrichtung. An den glatten Flächen des Edelstahlsensors finden Bakterien keinen Halt und Reinigungsmittel laufen in jeder Einbauposition vollständig ab. Der PTFE-gekapselter Ultraschallwandler schützt die Sensormembran vor chemisch-aggressiven Reinigungs- und Desinfektionsmitteln. Eine hohe Beständigkeit gegen Reinigungsmitteln in produktberührenden Bereichen wird so gewährleistet. Zudem sind Ultraschallsensoren gegenüber optischen Sensoren deutlich unempfindlicher in feuchten Abfüllumgebungen. Ultraschallsensoren messen kontakt- und berührungslos durch feuchte Luft hindurch. In der Lebensmittelindustrie überwachen Sensoren unzählige hygienesensible Arbeitsvorgänge. Ultraschallsensoren erfassen zuverlässig alle Materialien, an denen der Schall reflektiert wird. Ferner nehmen sie es mit (fast) jedem Nahrungsmittel, egal ob roh, gekocht oder gefroren auf. Auch Flüssigkeiten, Glas und dünnen Folien sind keine Herausforderung. Wechselnde Objektfarben, glänzende Oberflächen oder störendes Fremdlicht beeinflussen die Messung nicht. Ihren Einsatz finden Ultraschallsensoren unter anderem in der Anwesenheitskontrolle, Volumenstromregulierung, bei der Füllstandsmessung und -überwachung sowie Höhen- und Konturenerfassung entlang der Fertigungskette von Lebensmitteln.

Qualitätskontrolle im Verpackungsprozess

Bei der Anwesenheitsprüfung von Nahrungsmitteln wie z. B. Äpfeln in einer Verpackungsschale strahlt der Sensor zyklisch einen hochfrequenten Schallimpuls aus, der sich mit Schallgeschwindigkeit durch die Luft fortpflanzt. Der Schallimpuls wird am Apfel reflektiert und gelangt als Echo zurück zum Sensor. Aus der Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Schalls und dem Empfang des Echos errechnet der Ultraschallsensor den Abstand zum Apfel. Für den Fall, dass der gemessene Abstand zu groß ist, meldet der Sensor einen fehlenden Apfel im Produktionsprozess. Die Verpackungsschale wird aus dem Abfüllprozess genommen. Anhand der gewünschten Messentfernung wird die Variante des pms Ultraschallsensor ausgewählt. Dazu stehen vier Tastweiten zur Auswahl. Die Sensoren sind wahlweise mit einem Push-Pull-Schaltausgang und IO-Link in der Version 1.1 oder mit Analogausgang 0 bis 10V bzw. 4 bis 20mA verfügbar.

Fix und flexibel eingebaut

Für den einfachen Einbau im Verpackungsprozess kann die Sensorfamilie in der Standardvariante mit D12-Adapterschaft in einer Montageschelle oder einer Flanschverschraubung montiert werden. Mit der zweiten Variante mit D12-Bajonettverschluss lassen sich die Sensoren schnell und kostengünstig in etablierte Befestigungssysteme einbauen und genauso schnell und werkzeuglos austauschen. Kabel können für eine hygienegerechte Lösung außerhalb des Prozesses geführt werden.